新能源发电在电力系统中的发展前景
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作者:全斌
摘 要：新能源作为一种可永续利用的可再生清洁能源，经过合理地开发后所产生的效应将会对社会中现有的能源体系造成极大的冲击。在石油、煤炭等常规能源产业逐渐下滑的今天，新能源发电技术的开发利用将会对社会经济、环境建设等方面产生积极的推动作用。
关键词：新能源;发电技术;供电系统
1 新能源概述
1.1 新能源的含义
1980年联合国召开新能源和可再生能源会议，会上首次对新能源的含义做出阐述，即以新技术和新材料为依托，用现代化的方式对其进行开发，从而用源源不尽的可再生能源取代目前最主要的化石能源，包括太阳能、风能、核能等。
1.2 新能源发电的现状
基于我国现代社会的发展情况，我国新能源发电产业跟其他新兴产业一样，与世界上一些发达国家差距较大，并且由于新能源开发技术的限制，前期设施投入大，回报率低，产生社会效应的速度较慢，因此我国新能源产业在这种基调下发展缓慢。近年来，随着低碳经济的倡导和众多国家支持政策的陆续出台，我国的新能源相关产业得到了迅速并且相对稳步的提升。据网上公开资料显示，截至2019年底，我国可再生能源发电装机达到7.94亿千瓦，同比增长9%，约占全部电力装机的39.5%;其中，风电装机2.1亿千瓦，光伏发电装机2.04亿千瓦，分别同比增长14.0%，17.3%。我国的新能源发电产业正在逐步替代传统电力能源，产生的效益也正在慢慢的体现。
2 新能源发电技术及应用程度
新能源发电需要克服很多技术方面的问题，技术愈成熟，产生的效益就愈大。就现在来说，我国新能源发电建设中，风电、光伏发电和水电占了较大比重，相关设施和技术也趋于成熟，本部分将对这些技术及其应用做出阐述。
2.1 风力发电
风能资源在世界上众多地区都极为丰富，而且风能资源利用的历史较长，因此技术也相对成熟。在我国西部地区，风能资源储量巨大，开发也相对简单，利用风能发电已经逐步成为我国新兴能源产业的支柱之一。
2.1.1 风力发电原理及组成
风力发电的原理就是通过风带动内部发电机转动，将风能转变为电力。发电装置主要依靠发电机、风轮和塔筒三部分。风轮由三只叶片（也有其他数量叶片的风轮）组成，是把风的动能转换成机械能的重要部件。风轮的叶片一般用复合材料制造，重量轻，强度高，不易断裂。再通过与其相对应的电网部分，将产生的电能，存储、输送，产生经济效益。
风力发电中还有限速安全机构、尾翼、蓄电池等结构，共同发挥作用，将自然界的风能转换为可利用的电能。
2.1.2 风力发电市场及前景
风力发电在全球各国都占有很大的比重，比如美国以及芬兰等欧洲国家，都建设有很大规模的风电机组，在这些地区，风电技术成熟，设施布置时间早，已经形成了完善的布局，对当地带来了十分可观的经济效益。
近年来，我国大力发展风电清洁能源，特别是2008年以来，国内的风电建设掀起了一股热潮，仅2009年一年中，国内新建风电机组就达到了10120余台，容量达到了13800多MW，增幅达到了124%。其中，内蒙古、河北、辽宁等省市地区占了很大部分，实现了快速的增长。我国风电能源产业呈爆发式增长，其产生的效益已经足以与传统燃煤发电相竞争。
风力发电具有其他发电方式无法比拟的优势，首先，风力发电相较于火电等传统能源来说对环境几乎没有影响，清洁、不产生任何对环境有害的废物，且效益好;再者，风电发电机组的设施规模可根据实地情况进行调整，与一旦建成后就不容易改变的水电机组相比更为灵活，适应范围更广。当然，风电也存在着不少缺点，就目前来说，由于技术的原因，风电发电机的制造成本较高，而且其运行过程中还会产生噪音;除此之外，风力发电装置的建设还需要占用大量的土地;而最主要的则是风力资源的不稳定、不可靠性，这也是制约风力发电效益的一个重要原因。
2.2 水力发电
2.2.1 水力发电简介
水力发电，顾名思义，是将水的能量转变为电能。而在这过程中针对所产生的运行生产和工程设方面问题用到的技术称为水力发电技术，这其中包括对设备的控制、维护、管理以及环境方面问题的各项技术。
2.2.2 水力发电的特点及影响
水力发电的优势非常明显，水能可以说是一种自然储量巨大且可再生的清洁能源，可利用价值非常高，而且水力发电成本往往较低，机组调节比较简易，发电效率也高。与之相对的，水力发电的缺点也显而易见，水电建设主要依靠自然的湖泊、河流等，因此地域局限性大;由于地形限制，单机容量无法建造的太大，初期一次性投資大，建造费用高;再者，水电厂建成后往往会对周边的生态环境造成巨大的影响，比如：下游河流的变化，对周边动植物的影响，因冲刷导致的下游肥沃积土减少等等;后期容量的增加也非常困难。因此，我国的水电设施在建设时往往配合灌溉、养殖、旅游、防洪等产业项目，综合利用水资源。
自古以来，我国在水力的利用上就积累了非常多的经验，近年来随着温室效应的逐渐严重，各种极端天气的数量也是与日俱增，水力发电配合水库、蓄水站等设施在应对极端天气和灾害方面起到了不小的作用。当出现旱灾时，蓄水站可对干旱地带进行灌溉，缓解干旱，洪涝时可通过及时蓄水以及放水来调节水量，同时还可利用放水进行发电，对周围地区的益处显而易见。
2.3 太阳能发电
太阳能是最原始的能源，也是已知的储量最大的能源，地球上的生物所需要的绝大部分能量都来自太阳能。
2.3.1 太阳能发电原理和方式
随着经济和社会的发展，人们对太阳能的开发利用也逐渐成熟，太阳能热发电、太阳能光发电都是应用的基本形式。光发电又包含光伏发电、光化学发电和光生物发电等，而光伏发电是我们生活中最常见的利用太阳能发电的形式，它能够利用特定的装置将太阳能直接转化成电能。其中起到关键性作用的装置是太阳能电池，太阳能电池的好坏决定着整个系统工作的效率和效果。 2.3.2 太阳能发电的应用和前景
现如今，太阳能的利用形式主要有太阳能热水器，家用太阳能小型发电装置，大型太阳能电站，宇航航天等。目前，太阳能的实际应用成本较高，效率也普遍较低。太阳辐射出的能量十分巨大，其辐射到达地球大气层内部的数量虽然只有仅仅大约20亿分之一，但这一小部分能量就足以供给地球上绝大多数的生命能量来源，从这个角度看，太阳能将会是未来人类最可靠的能源所在。
随着用电量需求的不断增加，太阳能发电技术的持续开发势在必行，想要实现太阳能发电的大面积应用，则必须解决两个问题，即：太阳能光电的转换效率必须要在现有基础上得到极大的提升;建立起全面的、系统的太阳能发电、运输电网。只有在这两方面实现了突破，我们才算能够真正有效的将太阳能利用起来。
3 新能源发电的难关
近年来，随着国家大力倡导低碳、环保经济的各种相关政策以及倡议的出台，我国能源产业的模式发生了翻天覆地的变化，风能、核能、太阳能等等新兴电力产业异军突起，改变了传统能源，特别是电力行业的格局。我国的各种新能源发电产业都在飞速发展，带动着整个电力行业、甚至能源行业逐步向环保、生态方向发展。但在这个过程中，仍然暴露出了很多问题。
3.1 稳定性低
由于大多数新能源发电都对外部条件有着极大的依赖性，且这些外部条件很难用人为因素去干预甚至改变。例如水电必须要在水位落差大的合适地点建设水电站，安装发电机组;风电则为了有效利用风能，保证经济效益和回报率，安装发电设备的地点必须选在风力大且持续时间长的平原、山地、高原等地区。这样一来，新能源发电的稳定性就必然比不上传统的化石能源发电。
3.2 电能浪费
有数据显示，我国仅在2016年一年中就有将近1500亿千瓦时的新能源发电量因各种因素而无法得到有效利用。
3.3 基础设施建设不足
我国国土面积大，人口多，而且新能源发电的地点往往远离人群密集地点，因此，要想使得这些新能源所产出的电力能够得到有效利用，就必须有着健全、完善的电力存储、运输体系。
4 新能源发电的未来展望
尽管目前我国新能源发电还存在着诸多问题，但是在能源逐渐紧缺的今天，新能源产业的潜力已经在各项数据中开始体现。而要使这种潜力得到充分挖掘，我们还有很长的路要走。本文将提供以下几方面的方向，供大家共同探讨。
4.1 因地制宜发展新能源
我国地形种类多，地势复杂多变，各地的风土人情也千差万别。因此在发展新能源电力产业时，必须充分考虑当地实际情况，不能单纯搬运一成不变的建设方案和政策。
4.2 产业互补，合理分配
新能源发电应大多为分布式能源，这样才能相互补充、相互消纳，从而使产出的电能得到最充分的利用。
4.3 完善电网设计，健全电网线路
就现在来说，我国电网的建设还留存着不少问题，例如：电力运输线路不够全面，电力存储设施不能支撑富余的产量等，還有个人用户产出的电量不能并入电网，或者并入电网过程中没有完善的体制和法律法规监督等等问题。只有建成了完善、全面的电网体系，才能真正充分地利用起每一度电。
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